关于物理科普书籍的简介和内容概括
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发布时间:2022-04-23 20:22
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热心网友
时间:2023-10-08 23:37
[编辑本段]概述 宇宙论是一门既古老又年轻的学科。作为宇宙里高等生物的人类不会满足于自身的生存和种族的绵延,还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是,人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从亚里士多德-托勒密的地心说到哥白尼-伽利略的日心说的演化就花了2000年的时间。令人吃惊的是,尽管人们知道世间的一切都在运动,只是到了本世纪20年代因哈勃发现了红移定律后,宇宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明,宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中,情况也好不到哪儿去,为了得到一个稳定的宇宙模型,他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见,宇宙演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。
将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现,从星系光谱的红移可以推断,越远的星系以越快的速度离开我们而去,这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去,估计在100亿到200亿年前,曾经发生过一桩开天辟地的大事件,即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人的预言,早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围,不过由于宇宙膨胀引起的红移,其绝对温度只余下几度左右,在这种温度下,辐射是处于微波的波段。但在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前,人们并不认真对待此预言。
一般认为,爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里,霍金和彭罗斯证明了,在很一般的条件下,空间-时间一定存在奇点,最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处,所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件,才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给 定,所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动力的问题。
如果空间-时间没有边界,则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间-时间可看成一有限无界的四维面,正如地球的表面一样,只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论,如星系、恒星等等的成团结构,大尺度的各向同性和均匀性,空间-时间的平性,即空间-时间基本上是平坦的,并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能,还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学,它是一个自足的理论,即在原则上,单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。
《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬·威廉·霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作,是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。
在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。
《时间简史》自1988年首版以来,已成为全球科学著作的里程碑。它被翻译成40种文字,销售了近10000万册,成为国际出版史上的奇观。该书内容是关于宇宙本性的最前沿知识,但是从那以后无论在微观还是宏观宇宙世界的观测技术方面都有了非凡的进展。这些观测证实了霍金在该书第一版中的许多理论预言,其中包括宇宙背景探险者(COBE)的最新发现,它在时间上回溯探测到离宇宙创生的30万年之内,显露了霍金超人的时空感知能力。 本书的副题是从大爆炸到黑洞。霍金认为他一生的贡献是,在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。
热心网友
时间:2023-10-08 23:38
《鬼脸物理课》
鬼脸物理课1·经典物理学
宇宙有138亿岁,人类起源至今有200万年,智人出现有20多万年。人类文明史有6000年,而理性思考自然不过2000年左右,现代科学体系创立仅400余年,近代物理学的创立只有300多年。而现在,我们认识世界所依赖的两大支柱只建立了100年……
算起来,在宇宙史中,人类史只有短短一瞬。我们该如何认识这个浩瀚而神奇的世界呢?
本书从懵懂、怀疑到理性萌芽讲起,沿着物理学的发展脉络,图文并茂地讲述了伽利略、开普勒、牛顿、洛伦兹等物理牛人的基本理论与重要贡献,广泛覆盖了中学物理中运动与力、光、电磁等重点知识。
文字诙谐却不失严谨,插图精美且形象易懂,更有物理知识链接贯串始终。
让我们跟随作者回到过去,和物理牛人一起,为了探寻*而争执、苦恼、抗争、*、挑战,畅聊经典物理学的前世今生。
鬼脸物理课2·相对论史话
在牛顿的世界里,一切都显得安静、美好、和谐,万物生于过去、活在当下、憧憬未来,我们生活在这个三维空间里,习惯性认为一切都“理所当然”,但是物理学界并没有因此平静。
19世纪80年代,经典物理学对一些现象的解释,显得力不从心,经典物理大厦岌岌可危。20世纪初,爱因斯坦创立了相对论,带领我们迈上了“追光”的征途。
光速虽快,但思想可及。在本书中,作者和我们一起窥视爱因斯坦相对论的秘密。幽默风趣的语言,生动易懂的比喻,呆萌搞怪的插画,再加上与教材无缝对接的知识链接,带领我们在四维空间中自由穿梭,给思想来个畅快淋漓的旅行。
鬼脸物理课3·微观世界探幽
世界是由什么组成的?这是一个很“无聊”却又无比重要的问题,也是始终折磨地球人却又持续推动文明发展的问题。哲学、逻辑、猜想、数据……我知道你关注的不单单是这些,还有它们背后的故事。
你要的这儿都有,还附赠教材中重要概念“大起底”,如“量子”“黑体辐射”“紫外灾变”“波粒二象性”等。
故事从化学元素和原子模型讲起,在探索微观世界某些规律的过程中,科学家提出了概念“能量子”,即量子。
量子世界的大门终被打开,却非想象中的晴空万里,天空被“量子幽灵”乌云笼罩。
乌云未散,光电效应便化作雷霆万钧,撕裂了物理天空。爱因斯坦、康普顿、玻尔、德布罗意等人让波和粒这对冤家的关系变得微妙,泡利把量子论的“*”发展到了新高度,海森堡、狄拉克为代表的天才男孩们凭借一身胆识在量子领域挥洒青春……
鬼脸物理课4·量子论与未来
粒穿上矩阵的马甲,波披上微分的外衣,一切似乎很美好,然而波、粒之间的战斗却从未停止。
所谓“知己知彼,百战不殆”,波和粒可没闲着,在摸清双方的来路后,世界不仅没和平,反而迎来了更激励的战斗。
原以为物理是严肃、确定甚至有些拘谨的,没想到现在“跳跃性”“概率”“不确定”却成了它最明显的标签。越想看清却越看不清,甚至海森堡还要说“测不准”,玻尔的互补原理也不能让量子的世界尘埃落定。
在量子纠缠中,薛定谔的猫成了耀眼的明星,让我们好奇,让我们着迷。第六根手指、恐怖实验、平行宇宙、退相干……层出不穷的故事让我们有点儿晕。
没关系,在本书里,作者将为你生动清晰地解读这些精彩的故事,这是一场没有硝烟的物理学论战,其惊险刺激程度一点儿也不亚于荒野求生。
量子论是一场落不了槌的审判,开山元勋纷纷老去,新生力量悄然降生。它的未来究竟如何,只要心中有疑问,我们就应该继续前行……